한국표준과학연구원(KRISS) 강남구 박사와 국가농림기상센터(NCAM) 강민석 박사 공동연구팀이 논에서 배출되는 메탄 측정의 신뢰도를 높일 수 있는 원천기술을 개발했다.

메탄은 이산화탄소에 비해 단위 물질량당 온실 효과가 25배 더 큰 온실가스다. 국내 전체 온실가스 배출량 중 약 30%는 벼농사로 인한 메탄 배출이 차지하므로, 효과적인 기후변화 대응 정책을 수립하기 위해서는 논토양 메탄 배출량의 정확한 측정이 필수적이다.

전 세계적으로 논토양 메탄 배출량 측정에 가장 널리 사용되는 방법은 챔버법이다. 토양에 일정 간격으로 상자 형태의 챔버를 설치 후 단위 면적, 단위 시간당 포집된 메탄 양을 계산하는 방식이다. 상시 연속측정이 불가능해 배출량이 왜곡될 수 있고, 챔버 내에 벼와 토양을 가둬 놓고 측정하므로 넓은 지역을 대표하기 어렵다는 한계가 있다.

챔버법의 한계를 보완한 최신 기술인 와류공분산법*은 개방되고 넓은 공간에서 논토양으로부터 방출되는 메탄 양을 연중 상시 측정할 수 있다. 문제는 현장 여건에 따라 측정장비의 설치 높이가 달라져 측정값에 영향을 줄 수 있음에도 관련 연구나 가이드라인이 미비하다는 점이다. 유엔 기후변화협약(UNFCCC) 데이터베이스에 등록하기 위한 국가 고유 배출계수 산출도 아직까지 챔버법을 사용하고 있다.

* 와류공분산법: 고속(초당 10회)으로 대기 속 미량 가스 성분(이산화탄소, 메탄 등)의 수직 이동량을 관측하는 방법

KRISS-NCAM 공동연구팀은 강원도 철원 논토양에서 2020·2021년 수집한 와류공분산 측정데이터를 이용해, 현장 관측 높이 변화로 인한 측정결과의 차이를 최초로 규명하고 그 보정방법을 제시했다.

KRISS에서 자체 개발한 메탄농도 표준가스를 이용해 챔버법과 와류공분산법 핵심장비를 모두 정밀교정할 수 있는 기술을 개발한 것이 이번 성과의 밑바탕이 됐다. 논토양으로부터 방출되는 메탄 배출량 측정에서 국제적 동등성이 확보된 표준을 현장에 적용한 첫 연구결과다.

이번 성과를 활용하면 챔버법과 와류공분산법 측정결과를 상호 비교해 국가 온실가스 배출량 데이터를 검증하고 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 와류공분산법을 사용하는 전 세계 다양한 온실가스 관측망에서 측정 정확도 향상과 데이터 통합 관리에 기여할 수 있다.

KRISS 강남구 측정장비데이터검증연구팀장은 “와류공분산법은 챔버법을 보완하는 글로벌 표준기술로 자리매김할 전략적 핵심기술”이라며 “이번 성과는 2050년 국가 차원의 농·림·축산업 탄소 중립 목표 달성을 위한 계획 수립과 이행 검증에 두루 기여할 것”이라고 밝혔다.

공동연구팀은 와류공분산법이 논토양 메탄 측정 외에도 임업, 원예업, 축산업 등 여러 산업에서 다양한 온실가스 모니터링에 적용 가능한 점에 착안해 후속연구를 이어갈 전망이다. 특히 스마트 농업 분야에서 현장 맞춤형 품질관리 기술을 개발, 접목해 온실가스를 정확하게 모니터링하는 방법을 연구할 예정이다.

KRISS 기본사업과 농촌진흥청 저탄소그린라이스생산기술개발사업 및 신농업기후 대응사업의 지원을 받은 이번 연구의 성과는 농림기상학 분야 국제 권위지 에이앤에프엠(A&FM, Agricultrual and Forest Meteorology, IF 6.424)에 15일 게재됐다.